隨著無人機和太空軍事化的迅速發展，各國開始關注和探索助推段反導的可行性。戰略前移是反導作戰的必然趨勢，美國已進行該領域的研究并取得了較大的優勢。2022年6月24日，美國戰略與國際問題研究中心（CSIS）發布了《助推段導彈防御》報告（Boost-Phase Missile Defense）。

報告指出，由于助推段導彈防御計劃的成本高昂、技術不成熟和操作性限制，美國國防部導彈防御局 (MDA) 的工作幾乎集中在研發中段和末段導彈攔截系統。然而，2017年后朝鮮洲際彈道導彈能力的展示重新引發了美國關于如何改善本土導彈防御的問題。朝鮮和伊朗的助推后機動再入飛行器等技術也同樣促使美國重新重視助推段（上升段）導彈防御的可行性研究。

助推段防御可以緩解與末段攔截相關的許多技術挑戰，目標可以提前部署對抗措施并執行規避機動。美國2019 財年“國防授權法案”要求國防部導彈防御局開始空基或艦載動能助推階段攔截器的開發計劃，并研究區域性天基動能或定向能攔截器， 隨后確定天基攔截器和改造F-35 用于助推段防御的方案。

(資料圖片)

“助推段"的定義

“助推段”通常是指彈道導彈的發動機燃燒階段和在燃盡后的一段時間（見圖1）。在燃盡后的一段時間，導彈將部署誘餌和分離再入飛行器，因此這也是防御方可利用的階段。該報告的“助推段攔截”指從發射到發動機燃盡的時間，“早期攔截”指在燃盡后直至彈頭和誘餌釋放期間的交戰。雖然這一持續時間因導彈類型而異，但該報告認為早期攔截包括從發射到發動機燃盡后 100 秒的時間，之后導彈交戰將變得更加復雜。

技術支持

報告認為，助推段防御可行性仍存在爭議，但以下技術變革大大提升了這項研究的可行性：

先進的傳感器：遙感和圖像處理技術的提高有望提升早期導彈探測和跟蹤能力，因此延長與助推段防御相關的交戰時間；

遙控駕駛航空器（RPA）：成熟的高空長航時無人機技術增加了空基防御的可能；

定向能技術：激光縮放技術的進步有望在未來提升激光武器的潛力；

航天領域技術：衛星制造和發射成本大幅下降，節約了天基防御系統預算。

面臨的挑戰

盡管有這些技術上的順風，但仍然存在重大的操作、預算和政治逆風。助推段防御可行性研究仍面臨以下挑戰：

助推段時間很短——壓縮了交戰周期；

防御部署通常必須接近目標；

攔截器必須速度快、加速快；

指揮、控制和決策必須低延遲。

研究表明，當攔截器到達4-5千米/秒時，部署在國際空域的高空長航時無人機可以攔截助推段液體推進劑的朝鮮洲際彈道導彈。伊朗的洲際彈道導彈軌跡對于空中攔截器來說更具挑戰性，但在某些突發事件中還是有可能實現，從而有助于補充中段防御或主動抑制發射打擊作戰。但陸基或空基動能攔截器在戰略縱深更大的中、俄領土內進行攔截，只有在戰時才有可能，甚至攔截器能否存活都成問題。

盡管政策環境可能有利于助推段防御研究，但仍受到財政預算的限制。美國的導彈防御預算已經非常緊張，美國國防部導彈防御局的首要任務包括陸基中段防御系統的重大更新、天基傳感器層和新興、高超聲速防御計劃，以及針對巡航導彈和無人機的低層防御能力等。因此決策者需要慎重考慮助推段防御系統研發的相對成本和效益。

助推段防御交戰窗口

1.交戰窗口的界定

導彈助推段的飛行時間不超過5分鐘，在這段時間內與之交戰是一項艱巨的技術挑戰。在極短時間內探測、跟蹤、處理和攔截導彈，使助推段導彈防御系統的需求復雜化。助推段交戰窗口通常被理解為威脅導彈的推進燃燒時間和防御方在計算火力控制解決方案的延遲時間(即預測和精確撞擊點)，這將提高傳感器和攔截器的性能要求。對過去20 年的評估發現，速度較慢的液體燃料洲際彈道導彈可能的交戰窗口持續時間為 175 到 235 秒，而速度更快的固體燃料洲際彈道導彈的交戰窗口僅為 125 到 151 秒 （見圖2）。

2.交戰時間的重要性

圖 3顯示了來自朝鮮洲際彈道導彈的北美防御區域，空基攔截器防御覆蓋范圍隨著交戰延遲變長而變化。紅色區域代表無法防御，黃色區域有一次交戰機會，綠色區域代表將有兩次防御機會。假設概念攔截器的平均速度為每秒 4 公里 (km/s)，發射高度為 15,000 米，傳感器覆蓋對手全域，殺傷評估延遲均為 15 秒， 唯一的變量是交戰延遲時間分別為75秒，50秒和30秒。

許多變量都會影響導彈防御系統在助推段的防御覆蓋范圍，包括發射位置、攔截器的速度和威脅導彈的發射位置。然而，上述數據表明，在這些變量相等的情況下，縮短交戰延遲時間可以提高助推段防御層的性能。因此，縮短交戰延遲是提高助推段防御可行性的一種方法。

3.交戰延遲的原因

探測延遲：探測助推導彈的延遲是造成這種交戰延遲的首要因素。

天基探測——與天基紅外系統（SBIRS High）類似的天基紅外傳感器在洲際彈道導彈發射后，可能需要長達 45 秒才能檢測到目標。天氣條件將大大限制天基傳感器檢測洲際彈道導彈威脅的能力。假設最壞情況下的云量，天基傳感器只能在洲際彈道導彈到達 7 公里高度后才能檢測到。與直覺相反，固體燃料洲際彈道導彈將以比液體燃料洲際彈道導彈更快地被發現，因為它們會更快穿過云層。

空基探測——空基雷達可以在惡劣的天氣條件下運行并探測到 7 公里以下的移動目標，但是范圍受到地球曲率的限制。空基 X 波段雷達對固體和液體燃料洲際彈道導彈的探測范圍分別可達 655 到 980 公里，探測時間比天基傳感器快大約 10 到 15 秒。

跟蹤延遲：初步探測后，傳感器平臺必須跟蹤洲際彈道導彈的飛行下降范圍并向火控系統提供跟蹤數據，以計算預測攔截點（PIP），即估算攔截器和洲際彈道導彈軌跡相交的位置。跟蹤延遲原因仍然在分析師之間存在相當大的分歧，根源在于對洲際彈道導彈性能、傳感器分辨率和攔截點預測精度要求的不同假設，差異大約在 5 到 30 秒之間。

助推段防御架構可行性分析

報告指出各種防御設計都有可能解決助推段防御的問題。這些方法可以按其攔截器的操作領域粗略分類：陸基、空基和天基。

1.陸基防御系統

陸基助推段防御架構將基于機載或衛星傳感器網絡與陸基攔截器融合，以實現早期攔截。陸基攔截器受地理位置的限制，因此會提高攔截器的性能要求（即距離對手越遠需要越快的攔截器）。對手國家的陸地面積和攔截器發射位置將嚴重影響陸基助推段防御系統的可行性。對于像伊朗等國土面積較大的國家幾乎沒有合適的攔截器基地的位置，因此防御方必須使用更快的攔截器才能在發動機燃盡之前到達助推目標。

針對朝鮮與針對伊朗的典型情景防御要求不同。

朝鮮：分析表明，對于美國大陸的有限覆蓋范圍來說，需要速度為5 km/s或更快的快速加速攔截器（見前文圖3）。這種攔截器將比海軍宙斯盾系統現有的標準-3防空導彈（SM-3）攔截器大得多，并且需要部署在朝鮮水域東北方向的日本海。

伊朗：攔截來自伊朗的導彈將更加困難。根據美國物理學會 (APS) 的說法，這樣的系統需要 8 公里/秒或更快的攔截器來攔截自土耳其東部和阿富汗西部的伊朗液體燃料洲際彈道導彈。另外，美國國家科學院(NAS)聲稱，6 km/s的攔截器可以充分應對來自里海附近的液體燃料洲際彈道導彈的威脅。

2.空基防御系統

空基防御系統是將攔截器安裝在飛機上，例如戰斗機或無人機。與陸基相比，空基攔截緩解了地理位置方面的限制：飛行器可以在有利攔截的區域巡邏，并在危機中迅速靠近敵方發射場；空基還可以放寬對攔截器性能的要求：空基攔截器可能會更小更輕，因為陸基攔截器需要裝載更多的推進劑才足以加速到攔截高度?？栈烙軜嬤€可以將助推段傳感器和武器集成到同一平臺，因此可簡化操作并減少延遲。更經濟、更輕的光學設備、雷達和邊緣計算的發展，將推動助推段防御的可行性研究。

空基防御系統也受到一些限制。與可以在基地停留數月的陸基或?；脚_不同，現有的戰斗機和無人機續航能力不足，在對手附近保持持續的空中巡邏成本很高。

2021 年，CBO 評估了 2019 年導彈防御審查關于為 F-35 配備助推階段攔截器的建議，得出的結論是，針對朝鮮的防御運營成本每年將花費 200 億美元。為了達到其擊敗 20 枚或更多洲際彈道導彈的既定指標，該研究評估了 30 至 60 架 F-35 攜帶 120 至 240 枚攔截器保持持續巡邏的要求。因此，該方案可能用來在地緣政治緊張局勢加劇時，作為防御增援能力，比如作為陸基中段防御系統的補充。報告認為，任何助推段防御系統都應被視為分層系統的一個元素，而不是整個系統本身。

2019年，有專家分析建議，針對朝鮮的場景，美國可以采用高空長航時無人機（PRA）大幅降低成本，以實現基于RPA的助推段防御。一架MQ-9“收割者”的運營成本僅為F-35的15%多一點。RPA領域的巨大創新，使其成為攔截平臺的一個有吸引力的選擇。圖4展示它們如何用于助推段防御系統。

朝鮮：研究發現，攔截器的速度在 3 -5 公里/秒之間，空基系統可以提供美國對朝鮮洲際彈道導彈的國土防御。圖5描繪了從日本海單點發射的不同速度攔截器的名義防御區域覆蓋范圍。

伊朗：據評估，攔截伊朗洲際彈道導彈在助推階段都更具挑戰性，應對伊朗的威脅需要該國北部的多個軌道和4 公里/秒到 6 公里/秒攔截器。如果空基攔截器可以實現更高的速度（5+ km/s），那么土耳其東部的空中巡邏可能會獲得一些覆蓋。

機載定向能防御：

機載平臺也仍然是定向能防御系統最有可能的基礎模式。與動能攔截器不同，定向能武器，特別是高能激光，在瞄準后允許在一個時間范圍內與洲際彈道導彈進行多次交戰。由于激光近乎瞬間的速度，激光武器對交戰幾何變化不太敏感。例如，導彈發射方位角后面的激光系統無法應對追尾攔截的運動學挑戰。

與動能攔截器不同，激光射程受到平臺視線和大氣條件的限制，大氣條件會在更遠的距離消耗能量。盡管激光幾乎可以立即到達目標，但交戰本身可能需要幾秒鐘才能完成，包括旋轉激光所需的時間和光束加熱、削弱和摧毀目標所需的時間。

部署機載激光系統的主要技術挑戰是將精確和高性能的激光器建在重量、空間和功率受限的機載平臺上。盡管技術發展為該系統可行性提供了空間，但短期內似乎沒有激光系統能夠接近滿足遠程助推段攔截的要求。

3.天基防御系統

天基動能攔截器可以部署在最佳位置以攔截助推段洲際彈道導彈，而不受地面或空中部署的地理限制。然而，天基防御系統的可行性和成本存在分歧。由于停留在軌道上需要不斷的運動，單個天基攔截器不能在發射場范圍內停留很長時間。因此，需要多個搭載攔截器的衛星群才能覆蓋給定區域。衛星群的大小取決于幾個變量：（1）覆蓋的位置和密度；(2) 洲際彈道導彈的燃燒時間；(3) 攔截器的飛出速度；(4) 攔截器的壽命和平均故障率。

許多研究提出衛星群可以按需補充新衛星，以解決其生命周期內的自然機械故障。據估計，全球范圍覆蓋需要遠遠超過 3,000 個攔截器，因此美國大多數研究選擇分析伊朗和朝鮮的助推段攔截，其包括緯度 25 到 45 度之間的軌道，在任何時間點大約有兩個攔截器在射程內。自 2000 年以來，可重復使用的衛星發射系統成本下降了近十倍，預估每公斤送入軌道的最小成本在 8,000 美元到 15,000 美元之間。攔截伊朗和朝鮮液體燃料洲際彈道導彈，預估需要至少 240 到高達 700 枚攔截器。

需要注意的是如何應對天基架構的脆弱性。對手可以使用反衛星武器打擊天基攔截器，或者開發燃燒時間更短的洲際彈道導彈，從而降低衛星群的覆蓋范圍。由于一定時間段內都只有少數天基攔截器，對手可以將其導彈發射集中在一個位置以摧毀一個衛星群平臺。

報告主要研究發現

再入飛行器、誘餌和其它助推后反措施等技術的提高增加了彈道導彈威脅，使助推段防御更加重要。

由于技術和政策限制，美國之前的助推段防御研究尚未成功。

地理因素對助推段導彈防御系統尤為重要。

高空長航時無人機（RPA） 技術的進步為傳感器和攔截器提供持久平臺，提高了空基助推段防御的可行性算法。

傳感技術的進步可以提高空基雷達平臺的可用性，從而減少其在助推段的探測和追蹤延遲。紅外傳感器分辨率和圖像處理的進步可能會進一步縮短未來的衛星探測時間。

全程跟蹤導彈威脅（從發射到擊中）對于任何助推段防御系統都是必不可少的。傳感器架構系統應混合多種傳感器平臺和類型，以確保及時檢測和跟蹤。及時進行殺傷評估對于在分層防御內瞄準助推階段也很重要，以避免浪費中段攔截器或在有利條件下啟用多個助推段交戰的機會。

1.陸基攔截

陸基攔截器受地理因素限制極高，在助推段攔截朝鮮或伊朗的洲際彈道導彈彈道幾乎不可能。

海上艦艇可為朝鮮助推段攔截提供更有利的地理條件，但在軍事危機期間，海軍水面作戰人員有限。

因為海軍缺乏艦載發射器能力，增加其領土彈道導彈防御任務將會受到海軍的巨大阻力。

2.空基攔截

配備動能攔截導彈的高空長航時無人機具有良好的性能和經濟效益，短期內有望增加助推段防御能力。

F-35 的分布式孔徑傳感器和作戰系統使其有望成為助推段防御平臺，但它續航能力不高、經濟效益相對較低且易耗損。

與其他擁有更大陸地面積對手相比，朝鮮缺乏地理縱深，使其洲際彈道導彈相對更容易受到空基助推階段防御系統的攔截。

使用高速攔截器，美國可從盟軍領空對伊朗發射的洲際彈道導彈進行早期攔截。

3.天基攔截

天基防御是美國對中國和俄羅斯洲際導彈進行助推段攔截的唯一選擇。

天基攔截器系統將是一項浩大的工程和財政任務，但是可重復使用的運載火箭降低發射成本，小型傳感器、航空電子設備和發動機渦輪泵的進步也可減少攔截器的數量。

天基攔截器在各種形式的反衛星攻擊中的生存能力將是一個主要問題，特別是在面對同等競爭對手時。

結論

傳感器的進步——圖像處理和新一代雷達——可能有助于延長交戰時間。高空長航時無人機的進步也有望提高機載平臺的續航能力，該平臺可以克服陸基平臺的地理限制以及載人飛機的成本、可用性和持久性缺點。從長遠來看，太空發射、高功率激光器和衛星制造方面的進步也有望給助推段防御架構帶來更高性能。這些相關技術的發展提高了助推段防御的可行性。

即使擁有更強大的下一代攔截器，僅依靠單一的國土防御解決方案存在風險。基于技術成熟的助推段防御系統可能可以有效地補充國土防御，從而減輕陸基中段防御系統的負擔。報告指出，隨著平壤繼續推進其彈道導彈計劃，美國短期內有可能通過利用和整合軍事和商業領域的技術進步，啟動對朝鮮洲際彈道導彈動能助推段防御。

出品：科普中國軍事科技

作者：淵亭防務

監制：光明網科普事業部